Hemicelluloses are sustainable resources of biopolymers with a huge potential to be converted into materials substituting petroleum-based products, but their hydrophilic characteristics pose a challenge to their industrial adoption. The main aim of this study is to decrease the water sensitivity of alkaline extracted xylan-based corn cob hemicelluloses (xylans) by heat-treatment and acetylation also by addressing their extrusion processing with sorbitol, glycerol and blends. Heat-treatment resulted in extruded strips with less moisture uptake, less normalized water vapor transfer rate (NWVTR) and enhanced mechanical properties, but without any significant change in their water solubilities. Acetylation was studied by exploiting the potassium acetate (KAc) salt that is formed during the alkaline extraction, which is usually removed. Moisture uptake, water solubility, and NWVTR of KAc containing acetylated xylans decreased significantly, with an increase in mechanical properties and thermal stability, showing that acetylation with KAc is an efficient method without salt purification steps and toxic catalysts like pyridine. Extrusion of xylans with sorbitol and glycerol was studied alternative to the plasticization by moisture conditioning where both plasticizers rendered xylans extrudable. Similar to the effect of KAc, acetylation carried out in the presence of sorbitol and glycerol resulted in reduced water solubilities; however the mechanical properties were only enhanced for glycerol containing strips. Xylan-and-polyvinyl alcohol (PVA) blends and their heat treatment and acetylation were also studied to reduce their water sensitivity. Extrusion of xylan/PVA blends was successful which might increase the industrial utilization of xylans, but their heat treatment and acetylation resulted in brittle strips.

Hemiselüloz, petrol temelli polimerik ürünlerin yerine kullanılabilme potansiyeli yüksek, yenilenebilir bir biyopolimer kaynağıdır; fakat hemiselülozun hidrofilik yapısı endüstriyel uygulamalarını kısıtlanmaktadır. Bu çalışmanın asıl amacı, mısır koçanından alkali özütleme tekniği ile izole edilmiş ksilan temelli hemiselülozların (ksilanlar) ısıl işlem ve asetilasyon yöntemleri ile su hassasiyetlerinin azaltılması ve bununla beraber plastikleştiriciler ve polivinil alkol (PVA) ile beraber ekstrüzyon metodu ile işlenmesiyle uygulama alanlarının arttırılmasıdır. Isıl işlem sonrası, daha az nem miktarı ve daha az su buharı geçirgenliğine sahip, ayrıca daha yüksek çekme mukavemeti gösteren ekstrüde şeritler elde edilmiştir; fakat ısıl işlemin ksilan şeritlerin su çözünürlüğüne önemli bir etkisi görülmemiştir. Asetilasyon çalışmaları, alkali özütleme işlemi sırasında oluşan ve genelde uzaklaştırılan potasyum asetat tuzu (KAc) varlığında yapılmıştır. KAc içeren ksilanların asetilasyonu sonucunda ksilanların su çözünürlükleri, nem miktarları ve su buharı geçirgenlikleri önemli bir şekilde azalmış, mekanik özellikleri ve ısıl kararlılıkları ise belirgin bir şekilde artmıştır. Bu çalışmalar sonucu, KAc varlığında asetilasyon reaksiyonunun, piridin gibi toksik katalizörler ya da maliyetli tuz ayrıştırma işlemleri olmadan, etkili bir yöntem olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Koşullandırma vasıtasıyla ekstrüzyona alternatif olarak, ksilanların sorbitol ve gliserol varlığında ektrüzyonu da çalışılmıştır. İki plastistikleştiricinin de ksilanları ekstrüde edilebilir hale getirdiği gözlemlenmiştir. KAc'nin etkisine benzer şekilde, sorbitol ve gliserol varlığında gerçekleştirilen asetilasyon vasıtasıyla su çözünürlüğünde önemli azalmalar görülmüş; fakat mekanik özelliklerde iyileşme sadece gliserol içeren şeritler için gözlemlenmiştir. Ksilanın endüstriyel uygulamalarına yönelik olarak ksilan ve PVA harmanlama çalışmaları da yürütülmüş, ısıl işlem ve asetilasyon çalışmaları ile birleştirilmiştir. Ksilan/PVA harmanlarının ekstrüde edilebilirliği gösterilmiş, fakat ısıl işlem ve asetilasyonun ksilan/PVA şeritlerin kırılgan olmasına sebep olduğu gözlemlenmiştir.